Зеленые автомобили – существуют ли они?

Противники гибридов часто повторяют, что хоть эти автомобили и экологичны, но их производство не так уж и много. Часто приводится аргумент об утилизации батарей, что очень вредно для окружающей среды. Как это на самом деле?

Вокруг гибридных и электрических автомобилей существует несколько мифов, которые могут отпугнуть потенциальных покупателей или, по крайней мере, высмеять их. Говорят, что асфальтированный ад — это благие намерения — и, по мнению любителей «старого доброго» автомобилестроения, именно так обстоит дело с любителями зеленых автомобилей.

Проблема в том, что мы не видим всего. Электрический или гибридный автомобиль экологичен здесь и сейчас, но так ли это во время производства и после окончания срока службы?

Итак, давайте попробуем определить, действительно ли зеленые автомобили безопасны для окружающей среды.

Производство автомобилей

Производство автомобиля с двигателем внутреннего сгорания и производство электрического и гибридного автомобиля мало чем отличаются. Ведь аналогичная технология используется для изготовления кузова, шасси и внутренней отделки. Если сравнивать гибрид с полноценной выхлопной системой, то и здесь все похоже.

С одной «маленькой» разницей. Батарея. Традиционные свинцово-кислотные аккумуляторы используются в автомобилях с двигателем внутреннего сгорания. В гибридах мы также часто будем видеть этот тип под капотом, но литий-ионные батареи уже используются в качестве источника энергии движения.

Для их производства требуются, среди прочего, литий, никель, кобальт и графит. Хотя Илон Маск утверждает, что использование лития в батареях Tesla — это как «соль в салате», так что присутствие этого элемента в них ничтожно мало, но все же необходимо. А добывать кобальт, никель и литий непросто.

Поскольку литий встречается в природе в виде карбоната лития, он должен пройти ряд химических процессов для использования в производстве. Этот элемент встречается в основном в засушливых, пустынных районах, а при добыче полезных ископаемых используется большое количество воды. Если в этом районе ведется добыча лития, это означает значительное сокращение водных ресурсов для местного населения, флоры и фауны.

Добыча никеля, в свою очередь, связана с выбросом ядовитого диоксида серы, земляных отходов, покрытых канцерогенной пылью, красных от отходов рек. Это настолько вредно, что на Филиппинах было закрыто целых 17 шахт.

Мы не можем точно определить влияние производства аккумуляторов на окружающую среду — глобально и локально. Однако мы можем свести экологические издержки к одному показателю — выбросам CO2 от производства.

Таким образом, при производстве литий-ионного аккумулятора выделяется от 150 до 200 кг CO2 на каждый 1 кВтч емкости. Например, наш Плагин Prius имеет аккумулятор емкостью 8,8 кВтч. Таким образом, его производство на 1320 кг CO2 больше, чем в случае производства автомобиля, работающего только на двигателе внутреннего сгорания.

Стоимость вождения

Итак, мы имеем гибрид или электромобиль, который уже при нулевом пробеге несет большую нагрузку на окружающую среду, чем автомобиль с двигателем внутреннего сгорания. Но давайте запустим двигатели и начнем их использовать.

Сравните плагин Prius с Aurisa с довольно экономичным двигателем 1.33 Dual VVT-i. Auris выбрасывает 12,8 кг CO2 на каждые 100 км пробега. Однако это выброс из выхлопной системы, а автомобилю для работы требуется топливо. Производство 1 литра бензина обходится в 4,22 кг СО2. При среднем расходе топлива – по техническим данным – 5,5 л/100 км каждые 100 км движения Auris так или иначе выбрасывает в атмосферу 36 кг CO2.

Однако в Prius все не так просто. В гибридном режиме, согласно декларации Toyota, Prius расходует 1л/100 км. Рассчитав стоимость СО2 по аналогии с Аурисом, получается, что Приус выбрасывает из выхлопной системы 2,3 кг СО2/100 км при сжигании бензина, а всего при производстве этого количества выбрасывается 6,52 кг СО2/100 км. топливо.

Хорошо, но он также может проехать 50 км только на одном электродвигателе. Означает ли это, что в этом режиме он полностью свободен от CO2? Не совсем так – электричество тоже надо вырабатывать. В соответствии Карта электричества, в настоящее время производя 1 кВтч энергии, выбрасывает в атмосферу 634 г CO2.

Допустим, аккумулятор Prius разряжается «в ноль», то есть для его зарядки требуется потребление полных 8,8 кВтч. Кроме того, 20% потерь при зарядке и передаче энергии, следовательно, проезд Prius на 50 км на электродвигателе «обходится» электросети в 10,56 кВтч. Таким образом, даже местное «чистое» вождение во всем мире выбрасывает 6,7 кг CO2 на 50 км или 13,4 кг CO2 на 100 км. Это примерно в 3 раза меньше, чем в случае с автомобилем с бензиновым двигателем.

Однако выбросы CO2, связанные с производством бензина, не ограничиваются переработкой сырой нефти. Вам предстоит построить всю инфраструктуру вокруг нефтеперерабатывающего завода, возить бензин на заправки, также вам предстоит подгонять свою машину до станции. Таким образом, езда на электродвигателе будет еще более экологичной — по крайней мере, с точки зрения выбросов углекислого газа.

Когда выбросы начинают благоприятствовать электромобилю?

В сценарии, в котором мы сравним автомобиль с бензиновым двигателем с чисто электрическим автомобилем, сколько километров нам придется проехать, чтобы получить «положительный» результат по выбросам CO2?

Снова возьмем пример с Тойотой – ведь она может ездить только на электродвигателе. Prius Plug-in покидает завод с багажом, вмещающим 1320 кг выбросов CO2. Позже, с учетом предыдущих расчетов, при производстве электроэнергии, необходимой для полной зарядки аккумулятора, будет выделяться около 13,4 кг СО2 на 100 км.

Автомобиль с бензиновым двигателем, например вышеупомянутый Auris, за это время выбрасывает в атмосферу 36 кг СО2 на 100 км пути. Несмотря на почти втрое меньший выброс СО2 от электрики, экологичнее он окажется только после пробега 6000 км.

Но у полностью электрических автомобилей аккумуляторы намного больше, чем у Prius — у Tesla, например, емкость 100 кВтч. Таким образом, он покидает завод с 15 тоннами углекислого газа в атмосфере. Даже если он потребляет меньше электроэнергии, чем Toyota, например, 15 кВтч/100 км и, следовательно, выбрасывает 9,5 кг CO2/100 км в глобальном масштабе, по сравнению с примером Auris его негативное воздействие на окружающую среду будет ниже только после пробега 60 000 км.

Все сводится к выбросам углерода?

Это было бы слишком просто. Хотя чрезмерная концентрация углекислого газа вредна для окружающей среды и способствует потеплению климата, взвешенная пыль представляет непосредственную угрозу для человека. Это также пыль, которая связана со смогом, видимым в Польше.

Им способствуют оксиды азота, содержащиеся в выхлопных газах, однако, согласно исследованиям Объединенного исследовательского центра Европейской комиссии, около половины взвешенной пыли, присутствующей в городах, представляют собой элементы, изнашивающиеся в процессе эксплуатации автомобиля.

К таким элементам относятся тормозные колодки и диски, шины, сцепления и дорожное покрытие. Смог также возникает в результате выдувания в воздух лежащей на дорогах пыли — это тоже связано с транспортом. Только износ компонентов тормозной системы может составлять от 16 до 55% содержания PM10 в городах.

Отсюда получается, что экологического автомобиля в принципе… не существует. Самое экологичное решение — ходьба. Хотя… резиновые подошвы ботинок тоже стираются…

Исследования Европейской комиссии показывают, что человеческое существование сегодня тесно связано с загрязнением окружающей среды, избежать которого мы не можем. Однако мы можем минимизировать потери.

Переработка

Мы подошли к моменту, когда нам нужно попрощаться с автомобилем или с самой батареей. И еще раз — утилизация автомобиля с ДВС и электрическим или гибридным приводом почти ничем не отличается. Однако возникает вопрос, что делать с изношенной или сломанной батареей?

Проблема утилизации гибридных аккумуляторов осталась в прошлом. Автомобили, использующие никель-металл-водородные аккумуляторы, существуют на рынке так давно, что существует множество способов их переработки и компаний, готовых извлекать редкоземельные металлы из бывших в употреблении аккумуляторов. Эти батареи не всегда перерабатываются – Toyota например, он восстанавливает поврежденные элементы, а затем использует их для питания стационарных машин на своих заводах.

Тем не менее, лестница начинается с переработки литий-ионных аккумуляторов, то есть тех, что используются в подключаемых модулях Prius или в электромобилях, которые мы тестировали. Каждая ячейка содержит много металлов в виде порошка, который покрывает металлическую фольгу, и при переработке отдельные элементы должны храниться отдельно. И таких ячеек в одном аккумуляторе может быть 100 и даже 5000, если мы говорим о Тесле. Снять аккумулятор с самого автомобиля тоже проблематично.

Литий-ионные аккумуляторы питают автомобили всего около 8 лет, и вдобавок они достаточно долговечны, поэтому масштабы утилизации пока не велики. Компании по переработке еще не разработали хорошо разработанные процессы и не имеют достаточного количества копий для изучения темы утилизации литий-ионных аккумуляторов. Они, безусловно, могли бы помочь, перерабатывая меньшие батареи, которые, в конце концов, широко доступны во всей бытовой электронике. Возможно, также можно было бы использовать переработку батарей для производства новых — и таким образом сократить экологически вредный процесс извлечения.

Не будем близорукими

Читая приведенный выше анализ, можно сделать вывод, что электрические и гибридные автомобили, тем не менее, не очень экологичны и обременяют окружающую среду. Это немного похоже на это, но недальновидно.

Существенным преимуществом электромобилей является использование для питания возобновляемых источников энергии. Электричество останется электричеством, но способ его получения может со временем становиться все более экологически чистым. Мы можем получать электроэнергию от ветра, солнечной энергии, атомных электростанций или за счет рекуперации энергии во время торможения, а ископаемое топливо рано или поздно закончится.

В настоящее время подключаемые гибриды являются наиболее экологичными. Они потребляют мало бензина и имеют довольно маленькие аккумуляторы — и поэтому их производство не так вредно для окружающей среды, как производство большой батареи для полностью электрического автомобиля.

Вопреки видимости, переход автомобильной промышленности на электропривод оправдан, но он будет иметь больше смысла, чем больше мы разработаем методы его получения. Но ее ресурсы неисчерпаемы, как и нефть.